右值引用与移动语义
核心问题
在 C++11 之前，从函数返回大对象或交换两个对象时不可避免地触发深拷贝：
cpp
std::vector<int> create_data() {
std::vector<int> v(1000000, 42);
return v; // C++98：深拷贝整个 vector
}移动语义的本质：将资源（堆内存、文件句柄等）从一个对象"偷"到另一个对象，而不是复制。
值类别基础
| 值类别 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| 左值 (lvalue) | 有身份、可取地址 | 变量、*p、++i |
| 亡值 (xvalue) | 有身份、即将被销毁 | std::move(x)、static_cast<T&&>(x) |
| 纯右值 (prvalue) | 无身份、临时值 | 字面量 42、a + b、函数返回值 |
右值引用 (T&&) 只能绑定到亡值和纯右值。
移动构造函数与移动赋值运算符
cpp
class Buffer {
int* data_;
size_t size_;
public:
// 移动构造函数
Buffer(Buffer&& other) noexcept
: data_(other.data_), size_(other.size_)
{
other.data_ = nullptr; // 置空源对象
other.size_ = 0;
}
// 移动赋值运算符
Buffer& operator=(Buffer&& other) noexcept {
if (this != &other) {
delete[] data_; // 释放自己的资源
data_ = other.data_; // 偷走对方的资源
size_ = other.size_;
other.data_ = nullptr;
other.size_ = 0;
}
return *this;
}
~Buffer() { delete[] data_; }
};std::move
std::move 本身不移动任何东西——它只是将左值强制转换为右值引用，表示"我不再需要这个对象了，你可以移动它的资源"：
cpp
std::string s1 = "hello";
std::string s2 = std::move(s1); // s1 的内容被移动到 s2
// s1 现在处于"合法但未指定"状态完美转发
std::forward<T>(arg) 根据模板参数 T 决定是转发为左值还是右值引用：
cpp
template<typename T, typename... Args>
std::unique_ptr<T> make_unique(Args&&... args) {
return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<Args>(args)...));
}引用折叠规则：
T& &→T&T& &&→T&T&& &→T&T&& &&→T&&
移动语义的经济学
cpp
// 场景 1：返回局部对象（编译器自动移动/RVO）
std::vector<int> make_vec() {
std::vector<int> v = {1, 2, 3};
return v; // 移动或 RVO，零拷贝
}
// 场景 2：插入到容器
std::vector<std::string> vec;
std::string s = "hello world";
vec.push_back(std::move(s)); // 移动而非拷贝
// 场景 3：交换
std::string a = "hello", b = "world";
std::swap(a, b); // 内部使用 std::move，三次移动而非三次深拷贝noexcept 的重要性
移动操作必须标记 noexcept。标准库容器（如 vector 扩容）只在移动构造函数承诺不抛异常时才使用移动：
cpp
class Widget {
public:
Widget(Widget&&) noexcept; // ✓ vector 扩容时会移动
Widget(Widget&&); // ✗ vector 扩容时会拷贝！
};何时不使用 std::move
cpp
// 错误：对返回值使用 move 会阻止 RVO（Return Value Optimization）
std::vector<int> make_vec() {
std::vector<int> v = {1, 2, 3};
return std::move(v); // 别这样！直接 return v; 更好
}Rule of Five
如果你定义了以下五个特殊成员函数中的任何一个，通常需要定义全部：
- 析构函数
- 拷贝构造函数
- 拷贝赋值运算符
- 移动构造函数
- 移动赋值运算符
cpp
class Resource {
public:
~Resource();
Resource(const Resource&);
Resource& operator=(const Resource&);
Resource(Resource&&) noexcept;
Resource& operator=(Resource&&) noexcept;
};与智能指针的关系
std::unique_ptr：只可移动，不可拷贝std::shared_ptr：可拷贝也可移动，移动比拷贝便宜（少一次原子操作）